1. Elaji Zòn Copper & Gwo Zòn Copper Pour
Prensip debaz: Copper gen yon konduktiviti tèmik apeprè 401 W/(m·K), dè milye de fwa pi wo pase substrate FR-4 (~0.3 W/(m·K)). Elaji zòn papye kwiv alantou eleman ki pwodui chalè kreye yon pi gwo koup transvèsal pou gaye chalè ak efektivman diminye rezistans tèmik junction-a-anbyen.
Jeni pwen kle yo:
Pouvwa ak broch tè nan IC ki entansif chalè yo dwe konekte dirèkteman nan gwo avyon kwiv; evite tras etwat ki mete restriksyon sou koule chalè.
Vide kòb kwiv mete sou tou de kouch anwo ak anba ak tèmik kouple yo atravè vias reyalize ekivalan epesè kòb kwiv mete double.
Pi gwo vide kòb kwiv mete pa toujou delivre benefis pwopòsyonèl. Pwodiksyon tèmik diminye pi lwen pase 3-5 fwa gwosè chip la. Balanse pèfòmans tèmik kont EMI ak entegrite siyal.
Pou aparèy BGA / QFN ak kousinen tèmik anba, kenbe kwiv kontinyèl san yo pa segmentasyon dirèkteman anba chip la.
2. tèmik Vias etalaj
Prensip debaz: Lè pad tèmik yon eleman se sou kouch anwo a pandan y ap gwo dissipation chalè rive sou kouch anba oswa enteryè, rezistans vètikal tèmik domine pa dyelèktrik FR-4. Tèmik vias fòme chanèl kòb kwiv mete atravè kouch PCB, transfere chalè rapidman soti nan kousinen anwo-bò kouch kwiv oswa koule chalè. Yo reprezante youn nan fason ki pi efikas pou diminye rezistans vètikal tèmik.
Jeni pwen kle yo:
Kantite enpòtan plis pase yon sèl-via dyamèt. Plizyè ti vias depase yon sèl gwo via. Aplikasyon tipik: 0.3-0.5 mm dyamèt vias ranje nan etalaj ak 1.0-1.5 mm anplasman anba kousinen tèmik.
Anpeche soude mèch: vias ateri dirèkteman sou kousinen ka retire soude. Pou pwodiksyon an mas, adopte VIPPO (Via-in-Pad Plated-Over) ak atravè ranpli ak bouchon kòb kwiv mete.
Pè vias tèmik ak tè solid anndan kouch oswa avyon pouvwa pou bati yon estrikti dissipation chalè 3-D ki konbine via ak avyon.
Pou aparèy ki pi wo pase 5 W konsomasyon pouvwa, sèvi ak omwen 9 vias tèmik epi valide rezilta atravè simulation tèmik.
3. Tèmik Pad & Ekspoze Pad (EPAD)
Prensip debaz: Pakè tankou QFN, DFN ak SOIC-EP prezante yon pad metalik ki ekspoze nan pati anba a dirèkteman kole ak mouri chip la. Yon pad kwiv matche ki fèt sou PCB pèmèt chalè chape soti nan dèyè chip la olye ke sèlman atravè konpozan kondwi.
Jeni pwen kle yo:
Dimansyon PCB EPAD dwe swiv rekòmandasyon fèy done yo, anjeneral, yon ti kras pi gwo (0.1-0.25 mm Marge sou chak bò) pase pad la ekspoze pake.
Wout EPAD nan anba oswa kouch enteryè gwo avyon kwiv atravè tèmik atravè etalaj; kòb kwiv mete tèt-kouch pou kont li bay kapasite refwadisman limite.
Desine stencil ak plizyè ti ouvèti (olye pou yon sèl gwo ouvèti solid) sou EPAD pou kontwole volim kole soude epi anpeche eleman k ap flote oswa pon.
EPAD byen enplemante ka reyalize rezistans tèmik osi ba ke 1-2 degre /W, bay gwo pri-pèfòmans pou konsepsyon tèmik.
4. Metal-Core PCB (MCPCB / Aliminyòm-Baz PCB)
Prensip debaz: Estanda FR-4 substrats gen move conductivité tèmik. MCPCB sèvi ak aliminyòm oswa kwiv kòm nwayo a ak yon kouch mens tèmik kondiktif (50-100 μm). Konduktivite tèmik jeneral li rive nan 1-8 W/(m·K), anpil fwa pi wo pase FR-4. Transfè chalè soti nan kousinen eleman nan kouch dielectric nan nwayo metal Lè sa a, nan patiraj.
Jeni pwen kle yo:
Aplikasyon tipik: gwo pouvwa dirije ekleraj, elektwonik otomobil, modil pouvwa. Dirije kontwòl tanperati junction anpil depann sou PCB baz aliminyòm.
Kouch Dielectric se prensipal blokaj tèmik la. Priyorite konduktiviti tèmik dielectric olye ke sèlman konsantre sou materyèl metal debaz pandan seleksyon eleman.
Pi wo pri pase FR-4. Konplèks atravè pwosesis obligatwa akòz nwayo metal kondiktif; MCPCB milti-kouch se yon defi teknikman.
Altènatif: pyès monnen an kwiv pasyèl / enkruste kòb kwiv mete entegre andedan ankadreman FR-4 pou pri balanse ak pèfòmans tèmik.
5. Lavabo chalè ekstèn ak materyèl entèfas tèmik (TIM)
Prensip debaz: Lè PCB-intrinsèk chalè dissipation rive nan limit, chalè dwe fèt nan pi gwo lavabo chalè ekstèn. Konpozan ki pwodui chalè oswa kòb PCB dèyè fè kontak ak koule chalè atravè TIM, ranpli twou vid ki genyen mikwoskopik ak deplase lè (lè konduktiviti tèmik ~ 0.026 W / (m·K), yon kondiktè chalè pòv).
| Kalite | Kondiktivite tèmik | Epesè | Senaryo aplikasyon |
|---|---|---|---|
| Grès tèmik | 2‑8 W/(m·K) | Trè mens (<0.1 mm) | IGBT, CPU; aplikasyon ki pèmèt reysanblaj ak presyon kontwole |
| Tèmik Gap Pad | 1‑6 W/(m·K) | 0.5-5 mm | konpansasyon diferans wotè, izolasyon elektrik, absòpsyon chòk |
| De-konpozan adezif tèmik | 1‑3 W/(m·K) | Depandan aplikasyon an | Senaryo ki mande tou de kontak tèmik ak lyezon mekanik |
| Materyèl Chanjman Faz | 3‑6 W/(m·K) | 0.1-0.25 mm | Fonn anba tanperati ki wo pou ranpli espas, bon fyab alontèm |
6. Optimizasyon Konpozan Layout & Air Duct Design
Prensip debaz: senk metòd anvan yo konsantre sou kondiksyon chalè. Alafen chalè dwe gaye nan anbyen atravè konveksyon ak radyasyon. Layout apwopriye ak konsepsyon airflow ka anpil redwi rezistans tèmik sistèm san pri BOM adisyonèl.
Rezime: Panse sistematik pou konsepsyon tèmik
Konsepsyon tèmik PCB se pa senpleman anpile ke trik nouvèl endividyèl, men se optimize sistematik atravè tout chèn rezistans tèmik la:
Chip Junction → Pake → Soude Pad → PCB Copper → Vias / Nwayo Metal → Lavabo chalè → Anviwònman anbyen
Rezistans tèmik chak segman bezwen evalyasyon quantitative. Flux travay rekòmande:
Estime konsomasyon pouvwa ak tanperati junction maksimòm akseptab pou chak aparèy chalè.
Kalkile total rezistans tèmik admisib: θ_JA=(T_Jmax − T_Ambient) / P_max.
Atribye bidjè rezistans tèmik pou pake, PCB ak koule chalè epi idantifye kou boutèy.
Konbine metòd ki endike anwo a. EPAD plis tèmik vias ak gwo kòb kwiv mete anba a ofri liy debaz ki pi pri-efikas. Ajoute koule chalè oswa tablo nwayo metal pou senaryo gwo pouvwa.
Valide pa simulation tèmik (FloTHERM, ANSYS Icepak elatriye) ak kalibre ak mezi enfrawouj tèmik D.
